肺保护性通气策略

三、肺保护性通气策略

腹腔镜手术期间肺功能的动态变化需要术中调整机械通气。近年来,肺保护性通气策略(lung protective ventilation strategy,LPVS)的运用和研究越来越受到关注,并取得了很大进展。术中通气的主要目标是提供无害通气,打开肺单位并使其在术后保持开放。而保护性通气策略就是通过呼吸参数的设定达到以上目的,其具体内容包括:①用小潮气量通气,限制潮气量和气道压,减少肺的容积伤和气压伤。②间断使用肺复张策略,使萎陷的肺泡复张。③在呼气时使用适当的呼气末正压(positive end-expiratory pressure,PEEP),维持肺泡的开放。

成人腹腔镜手术中肺保护通气策略,建议设置低潮气量6~8 mL/kg(理想体重),初始呼气末正压(PEEP)为5 cm H2 O,腹腔镜操作时为10 cm H2 O,气道平台压力≤16 mm Hg。这种通气策略可以减少术后肺部并发症,并改善腹腔镜操作时的氧合,其具体参数设定介绍如下。

(一)吸入氧浓度

尽管低氧血症时可以通过提高氧浓度改善氧和,但维持肺泡开放仍然是治疗麻醉期间因肺不张形成低氧血症的首选方法。因为高氧浓度常与肺不张的形成有关。即使在肺复张操作后,充满100%氧气的正常肺泡在麻醉过程中也会迅速塌陷并形成分流,从而导致肺不张,并可能因低容量通气而导致肺损伤。当肺复张后吸入氧浓度(inspiratory fraction of oxygen,FiO2)为1.0时,肺不张在5分钟内复发;当使用40%的氧气时,肺不张至少在40分钟内不会复发。为了避免肺不张的形成,应该在全身麻醉诱导期间使用较低的氧浓度。在100%氧气的情况下,肺内分流会从0.3%增加到6.5%,并引起约8.0 cm2的肺不张;在30%氧气的情况下,分流仅增加到2.1%,肺不张形成约0.2 cm2。在没有任何预氧的情况下,诱导后并不会出现肺不张,但当插管前FiO2增加到1.0时,则出现肺不张。此外,手术结束时将FiO2增至1.0直到拔管前也会导致肺不张的形成,并持续到术后。这些结果表明,吸入气体的组成对全身麻醉期间肺不张的形成很重要。另外,氧的肺毒性是众所周知的,它是由高活性物质(如过氧化氢和自由基)的增加而介导的。高氧浓度也容易导致腹腔镜和开腹手术产生术后氧化应激。

然而较高的FiO2(80%)也有其优势。对于气道管理困难的患者,使用较小的FiO2可能会增加低氧血症的风险,因此不建议在麻醉诱导时使用较低的FiO2。此外,高FiO2(80%)被发现与30%相比,可将术后恶心和呕吐的发生率从30%降低到17%,而昂丹司琼在预防术后恶心和呕吐方面并不比使用高浓度氧更有效。另有研究表明,与全身麻醉期间30%的FiO2相比,80%的FiO2可增强肺泡巨噬细胞的抗菌和促炎反应。研究发现,与FiO2为0.3相比,在结直肠切除术中使用高浓度氧(FiO2=0.8),手术伤口感染的发生率可降低了一半。由于使用氧气的成本很低,因此使用80%的氧可能是降低术后感染的一种经济有效的方法。同时也有研究发现,在结肠切除术中使用80%的氧气不会影响肺不张的发生率和发生程度,也并未影响气体交换效率。80%氧气预氧仅与插管后0.8%的肺不张直接相关,而100%氧气预氧后与6.8%的肺不张直接相关。然而,与100%氧气相比,80%的FiO2可使呼吸暂停后氧饱和度降到90%的时间延长1分钟以上(分别为391秒和307秒)。以上研究表明,尽管FiO2为0.8可能对肺不张的形成有潜在影响,但在全身麻醉期间仍有优势,特别是在肺复张后使用PEEP时。

(二)潮气量

韦伯和蒂尔尼首先综合报道过大容量/高气道压机械通气的有害影响。在他们的经典研究中,证明了机械通气时吸气末肺容量过大可诱发肺水肿,而这种肺容量过大包括单独的潮气量过大以及呼气末正压和潮气量均大的组合。

许多相关研究也进一步证明了大潮气量对肺组织的危害,并分别阐述了高气道压力、大潮气量和PEEP的各自危害作用。从那时起,许多研究开始逐步完善了这个概念,并进一步证明了大潮气量与肺损伤在临床实践中的相关性。之后的研究提出了肺应力(strain)的概念,应力定义为结构长度的变化(ΔL)与其静止位置(L0)长度之比,即:Strain=ΔL/L0。

肺应力可以看成传输的潮气量与它占用的体积,即呼吸末肺容积(end-expiratory lung volume,EELV)之比,因此公式可以演变成:Strain=VT/EELV。

所以,对于限定的潮气量,呼气末肺容积越低,应力越高,引起肺损伤的可能就越大。预计会引起VILI的应力阈值为2,即VT=2 EELV。

研究表明,在麻醉和气腹期间,处于Trendelenburg体位的正常受试者的EELV 平均为1.1 L,这意味着,对于传统的潮气量,大多数患者都在安全范围内。然而,有研究已经证明,在仰卧位肥胖患者中,气腹期间的EELV 低至0.35 L。在这种容积下,较大的潮气量时肺泡处于膨胀状态,可能会使肺内压力达到潜在的危险水平。

(三)呼吸频率

在腹腔镜手术中,可能需要增加分钟通气量(minute volume,VE)来排出更多CO2,克服CO2气腹引起的体内CO2输出量的增加。根据分钟通气量、潮气量(tidal volume,VT)和呼吸频率(respiratory rate,RR)之间的关系:VE=VT×RR。

提高呼吸频率是一种首选的合理方法。然而,气腹期间呼吸阻力明显增加,表面活性物质异常。在肥胖患者中,流量限制会导致内源性PEEP(iPEEP)的发生。增加这些患者的呼吸频率以满足分钟的通气需求可能会使iPEEP水平增加,而在无法显示流量-时间曲线的呼吸机可能很难监测iPEEP水平。

所以,对于腹腔镜手术,保护性通气策略倾向于增加呼吸频率而不是潮气量,以增加每分钟通气量来加速CO2的排出,同时可避免气压伤的发生。

(四)PEEP(https://www.daowen.com)

潮气量和呼吸频率本身都不能很好改善气腹患者的氧合,但PEEP对改善氧合的作用却已得到确切证实。事实上,气腹诱发肺不张发生后,PEEP是治疗气腹致低氧血症的一种有效策略,使用PEEP已经证明可以改善正常和肥胖受试者的氧合和呼吸力学。

关于PEEP在气腹期间的血流动力学副作用存在争议。一些研究者发现气腹期间心输出量下降而其他研究则没有,但PEEP本身对呼吸功能具有肯定的益处。

从呼吸机致肺损伤的角度出发,对肺不张发生过程中使用PEEP进行了广泛的研究,证明PEEP可预防VILI,延缓肺损伤的进展。此外,低潮气量和PEEP的结合已被证明可以降低血液或肺部炎症介质的水平,降低肺部感染的发生率,并预防手术患者的肺凝血障碍。

根据计算机断层扫描(computed tomography,CT)的计算,正常受试者气腹期间的肺不张量相对较低:在气腹前后肺不张的量分别为49±29 cm3和70±33 cm3。然而,不张的肺会在呼气末塌陷,而在吸气末出现肺复张,这是呼吸机诱导的肺损伤的一个非常著名的机制。而通过应用PEEP可减少肺不张,尤其是肺不张(肥胖或潜在肺病)风险的高危人群,应用PEEP价值更大。

(五)肺复张

PEEP能有效地维持肺部开放,但并不能使其恢复正常。肺复张(recruitment maneuver,RM)操作可以使塌陷的肺泡开放,而之后使用较低水平的压力(PEEP)就能维持肺泡处于开放状态。在有肺不张风险的气腹患者中使用肺复张是治疗低氧血症和改善呼吸力学的有效方法。然而,该策略可能会影响血流动力学稳定性,而在气腹患者中会更加明显。

在气腹之前或之后进行肺复张操作的益处尚未被充分研究。Park等研究了气腹注气开始前使用肺复张和15 cm H2 O的PEEP与无肺复张和无PEEP相比,可以改善肺部氧合。Almarakbi等发现在气腹后反复肺复张可改善氧合。

(六)吸呼比

在腹腔镜手术期间,增加吸气与呼气比值(I∶E)可能对Trendelenburg体位有益。对80例接受机器人腹腔镜手术的患者进行的通气策略研究发现,1∶1的I∶E比例与1∶2的比例相比,在不影响心排血量的情况下,虽然氧合没有差异,但降低了吸气峰压。

(七)特殊临床情况的处理

若腹腔镜手术期间出现以下情况,处理如下:

(1)对于超过50 mm Hg的峰值压力,则选择压力控制模式通气,并要保证潮气量。如果峰值压力保持在50 mm Hg以上,可将I∶E比率设置为1∶1。

(2)对于低氧(即SaO2<90%)的情况,首先双侧听诊呼吸音,排除支气管痉挛和支气管插管,然后增加FiO2并进行肺复张(如果动脉血压允许,则保持30 cm H2 O 的气道峰压20~30秒);如果氧合改善,增加PEEP值并进行定期肺复张(如每30分钟)。

(3)如果低氧血症和/或高气道峰压持续存在,对于Trendelenburg体位的患者,可以降低倾斜度和/或降低通气压力(如从15 mm Hg到12 mm Hg)。

(4)对于过度通气的高碳酸血症(即ETCO2>50 mmHg),建议检查皮下气肿的迹象。

(5)如果高碳酸血症和/或缺氧持续存在,则建议将腹腔镜手术转换为开放手术。